Théorie hydro-mécanique du fonctionnement d'un raffineur à basse concentration

L'objet de cet article est avant tout de proposer une description hydro-mecanique globale des forces mises en jeu dans les aires d'entrecroisement des lames d'un raffineur. Cette description s'applique aussi bien aux raffineurs coniques qu'aux raffineurs a disques dans le domaine de la pâte a papier a basse concentration. Par la mesure de la force axiale agissant sur l'arbre du rotor il est possible de quantifier le module de la reaction normale que la suspension fibreuse comprimee exerce sur le rotor. Par ailleurs, en interpretant la puissance utile consommee a partir du frottement de la suspension contre les lames, on est conduit a donner une justification physique theorique a l'expression empirique proposee par BANKS en 1967 et a determiner ainsi la force tangentielle utile de frottement. Des lors le coefficient de frottement peut etre defini et calcule sans ambiguite aucune. Son evolution en fonction de la cinetique de raffinage peut etre etudiee et interpretee par reference au pressage de la pâte a papier. Un nouvel eclairage est ainsi apporte pour expliquer la physique complexe mise en jeu dans un raffineur. La derniere partie de cet article porte sur une quantification de l'intensite des effets de raffinage en rapportant les forces precedentes normales utiles et tangentielles utiles au nombre moyen de croisements de lames. On donne ainsi une justification theorique aux concepts empiriques d'energie utile par croisement de lames e et d'angle caracteristique γ * (proposes par ROUX en 1988) puis a la charge specifique de reference prealablement presentee. Ces concepts permettent une description en plein accord avec l'experimentation en rendant compte notamment de l'influence previsible des parametres geometriques angulaires α, β, θ sur l'effet de raccourcissement des fibres.